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直扩通信系统抗窄带干扰技术研究与仿真

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第３６卷第１期　２０１３年２月　电子器件　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０１３　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｎａｒｒｏｗ－Ｂａｎｄ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｉｎ　ＤＳＳＳ　

ＪＩＡＮＧ　Ｅｎｇｕａｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｆｕｈｏｎｇ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｄｉａｎｚｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００１８，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ａ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｄｉｒｅｃｔ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｓｐｒｅａｄ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｓｙｓｔｅｍ（ＤＳＳＳ）ｂｙ　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ　ｔｏ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　

ｓｔｒｏｎｇ　ｎａｒｒｏｗ—ｂａｎｄ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ（ＮＢＩ），ａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｗｉｔｈ　ｌａｐｐｅｄ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｉｓ　ａｎａｌｙｓｅｄ．Ｏｖｅｒｌａｐ　ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ　ｉｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｌｅａｋａｇｅ　ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｌｅｓｓｅｎ　ｔｈｅ　ＳＮＲ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｃａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｓｕｐｐｒｅｓｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｏｎｇ　

ＮＢＩ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ＢＥＲ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＤＳＳＳ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｓｙｓｔｅｍ）；ＮＢＩ（Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｌａｐｐｅｄ　

ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）　ＥＥＡＣＣ：６１１０　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—９４９０．２０１３．０１．０１７　

直扩通信系统抗窄带干扰技术研究与仿真　

姜恩光，张福洪　

（杭州电子科技大学通信工程学院，杭州３　１００１８）　

摘　要：针对直扩通信系统中的强窄带干扰问题，通过Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ搭建完整的直扩通信系统模型。在此基础上分析了　

一种改进型的重叠变换干扰抑制算法。该算法利用重叠加窗降低了因数据截断引起的频谱泄漏，同时也减少了因加窗引入　的信噪比损耗。计算机仿真分析证明，该算法可有效抑制强窄带干扰，改善系统的误码性能，提高系统的抗干扰能力。　关键词：直接序列扩频；窄带干扰抑制；重叠变换；快速傅立叶变换　中图分类号：ＴＮ９１４　文献标识码：Ａ　文章编号：１０Ｏ５—９４９Ｏ（２Ｏ１３）０１－００７３－０３　

直扩通信系统本身有一定的抗干扰能力，但在　强干扰条件下，干扰强度容易超出其干扰容限。因　

此需要通过有效的干扰抑制技术提高系统性能。干　扰抑制的基本思想就是采取措施在直扩信号解扩之　

前把强干扰能量消除。目前常用的干扰抑制技术主　要分为基于预测的干扰抑制技术和变换域干扰抑制　

技术。这两种技术各有其特点，许多文章对此作了　深人研究…。Ｆ　（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）重叠　变换干扰抑制算法是一种广泛应用的变换域干扰抑　制技术。它能有效降低因数据截断引起的频谱泄　

漏，减少因加窗引入的信噪比损耗。　信息的系统。直接序列扩频是应用最为广泛的一种　

扩频体制　。图１给出了本文所建立的直扩通信系　统模型的原理框图。　

赣　ｌ无线信道　Ｉ（噪声和干扰）　＼ｆ／

图１　直扩通信系统原理框图　

１　直接序列扩频通信系统建模　２　ＦＦＴ重叠变换干扰抑制算法分析　

扩频通信系统是指将传输信息的频谱用某个特　定的扩频函数扩展后成为宽带信号，然后送人信道　

中传输，再利用相应的手段将其解扩，从而获得传输　

收稿日期：２０１２—０９—１２　修改Ｅｔ期：２０１２—０９—２８　ＦＦｒ重叠变换干扰抑制算法的原理是窄带干扰　

相对于扩频信号能量集中在很窄的频带内，所以可　以先将混合信号变换到频域，

检测出干扰的频谱位　７４　电　子　器件　第３６卷　

置，将这些谱线去掉或进行衰减，最后反变换还原成　时域信号进行解扩　。其原理框图如图２所示。　

图２　ＦＦＴ重叠变换实现框图　

在各种频域陷波算法中，都必须在ＦＦＴ运算前　对时域信号序列进行加窗处理。如果不加窗，进行　

Ⅳ点ＦＦＴ运算就相当于对时域信号加１个，ｖ点矩　形窗，矩形窗的第１旁瓣只比主瓣低１３．４６　ｄＢ，对于　比有用信号大几十分贝的干扰来说，它的旁瓣也比　

信号大得多，这样就造成了干扰信号的频谱泄漏，使　整个信号频域都被干扰污染了。因此，为了减小干　扰的频谱泄漏，必须采用旁瓣比较低的窗函数　Ｊ。　

表１给出了几种主要窗函数的旁瓣特性。　表１常用窗函数比较　单位：ｄＢ　

综上分析，考虑到直扩通信系统工作环境的复　

杂性，仿真中使用旁瓣衰减较大的布莱克曼窗，以达　到抗强干扰的目的。　

但同时，在直扩通信系统频域抗干扰算法中，通　常对输入数据分段进行Ⅳ点ＦＦＴ变换，分段数据周　

期延拓后的非连续性导致频谱泄漏现象，通常可以　采用对分段数据进行加窗的方法减小频谱泄漏。从　时域看，加窗实质上是对输人数据进行加权，窗函数　

从中心向两端逐步衰减，保证了数据段两端的平滑，　

从而达到减小频谱泄漏的目的。然而加窗却会使输　入信号发生畸变，使进行Ｆ盯变换的数据段两端严　重衰减，从而带来额外的信噪比损耗。假设窗函数　

为［Ｗ（凡），ｎ＝１，２，…，Ⅳ］，定义加窗引入的信噪比　损耗为式（１）　Ⅳ　

ＳＮＲｌ。　＝　Ⅳ∑Ｗ２（ｎ）　ｎ＝ｌ　文献［５］分析了不同形式的窗函数所带来的信　噪比损耗。当Ⅳ取５１２时，常用的海明窗所引入的　

信噪比损耗为１．３５　ｄＢ，布莱克曼窗引入的信噪比　

损耗为２．３８　ｄＢ。为了减小加窗所带来的信噪比损　耗，本文所采用的方法是对数据进行１／４重叠加窗。　其原理框图如图３所示。　

图中　（ｎ）是包含窄带干扰的帧数据流，Ｙ（ｎ）　是经过重叠加窗和干扰抑制处理之后的恢复数据。　

在　（ｎ）连续的码流中，由于一帧的边缘部分受到的　

影响最大，所以对于每个Ｆ门帧，只取其中间的部　分，而丢掉边缘部分。将一帧分为８份，任何一帧主　

要受影响的是前后３／８帧，中间的１／４帧受影响最　

小，也就是说一帧最可靠部分是它中间的Ｉ／４帧。　将４路时延分别差１／４帧的数据段处理叠加就可以　

起到互为补充的作用。由图４可以看出，４路延时　抗干扰后的信号相加，其帧信号两端的衰减在对齐　

合并之后基本消除了，因而极大地克服了由加窗引　入的信噪比损耗。　

ｆ　ｌ　苎：　兰　一Ｉ　！　！！Ｊ　ｌ兰兰：　：：：ｌ—＼　

一　夏　～　一，　

——————————————　————————————————————．．　１　ＦＦＴ干扰抑制　：　：二　二ｊ　

图３　１／４重叠加窗和干扰抑制原理框图　

图４各支路抗窄带干扰后的波形及４路叠加后信号波形　

为保证门限确定的自适应性　ｊ，通常根据当前　

一次或多次ＦＦＴ变换的值来确定门限。门限的确　定可以用下式（２）表示　村Ｎｔ、ＦＴ　＝卟　＋叼　１　ｕ　ｌ　（２）　

式中，Ｔｈ　ｊ　是最小的门限值，是没有干扰时信号的　

幅度值；　是ＦＦＴ变换的次数；Ｎ　ｎ是ＦｆＴｒ变换的长　度；叼是衰减系数。Ｕ＇ｉ是输入信号　（ｎ）和窗函数，ｍ　Ｗ（　）相乘之后的ＦＦＴ变换的值。对于超过门限值　

的谱线通常认为是含有干扰信号的谱线，对这些谱　线置零。　

３系统仿真与分析　

为了验证ＦＦＴ重叠变换干扰抑制算法的有效　

性，通过Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉ

ｎｋ搭建完整的直扩通信系统

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小波包变换算法抑制直扩通信系统窄带干扰

小波包变换算法抑制直扩通信系统窄带干扰

第２４卷第１期　哈尔滨商业大学学报（自然科学版）　ｖ０１．２４№．１　２０。８年２月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈａｒｂｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｅｒｃｅ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｆｅｂ．２００８　

小波包变换算法抑制直扩通信系统窄带干扰　

姜　宇，肖　鸿，滕巍，刘兴鹏，高红友，于少鹏　

（哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨１５０００１）　

摘要：利用多进制小波包算法的良好光滑性、线性相位、紧支性等特点，并结合传统小波包分解树及　滤波器，对数据进行多进制小波包分解，有效地抑制窄带干扰．分析和仿真结果表明，基于小波包算法　的窄带干扰抑制的方法在性能上更为优越，并具有优异的误比特率性能．　关键词：直序扩频通信（ＤＳＳＳ）；窄带干扰抑制；多进制小波包变换；能量聚集；误比特率性能　中图分类号：ＴＮ９１４．２　文献标识码：Ａ　，　文章编号：１６７２—０９４６（２００８）Ｏ１—００９８—０３　

Ｗａｖｅｌｅｔ－ｐａｃｋｅｔ－ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｆｏｒ　ｎａｒｒｏｗ－ｂｒａｎｄ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　

ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｉｎ　ｄｉｒｅｃｔ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｓｐｒｅａｄ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　

ＪＩＡＮＧ　Ｙｕ，ＸＩＡＯ　Ｈｏｎｇ，ＴＥＮＧ　Ｗｅｉ，ＬＩＵ　Ｘｉｎｇ—ｐｅｎｇ，ＧＡＯ　Ｈｏｎｇ—ｙｏｕ，ＹＵ　Ｓｈａｏ—ｐｅｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｈａｒｂｉｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５０００１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｌｔｉ—ｂａｎｄ　ｗａｖｅ　ｐａｃｋｅｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｎｌ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｍｅｒｉｔｓ　ｉｎ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ．１ｉｎｅａｒ　

ｐｈａｓｅ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｃｔ　ｓｕｐｐｏｒｔ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｗａｖｅ　ｐａｃｋｅｔ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｔｒｅｅ　ａｎｄ　ｆｉｌｔｅｒ，　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ａｒｅ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｗａｖｅ　ｐａｃｋｅｔ　ｔｏ　ｓｕｐｐｒｅｓｓ　ｔｈｅ　ｎａｒｒｏｗ　ｂａｎｄ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅ　

扩频通信系统的systemvue仿真

扩频通信系统的systemvue仿真

扩频通信系统的systemvue仿真研究

【摘 要】由于通信技术的迅猛发展，在无线通信中扩频通信技术的应用越来越广泛。扩频通信技术具有抗干扰能力强等诸多优点，使该技术越来越受到人们的关注。到目前为止，其最主要的两个应用领域是移动通信系统和军事抗干扰通信,而直扩系统和跳频系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。

SystemView是一种基于Windows平台，主要用于通信系统与电路的设计、仿真和分析，是一个系统仿真分析的可视化软件工具。

本论文主要是以扩频通信系统的理论为基础实现扩频系统SystemView的仿真分析。本论文主要内容是直接序列扩频系统的仿真分析，扩频增益和扩频码序列对系统性能的影响等相关问题，并给出相应仿真结果。

【关键字】 扩频通信 SystemView 仿真

Spread spectrum communication system of systemvue simulation

【Abstract】As an important branch of communication ,spread spectrum communication is

also channel of communication system development direction.It has strong anti-jamming

capability,good secrecy,realize muti-assess communicatiom easily.Therefore, this technology is

getting people's attention increasingly.So far,two of its main application fields is still mobile

communication system and military anti-jamming communication.The direct sequences spread

扩频通信系统中自适应陷波滤波器的性能仿真研究

扩频通信系统中自适应陷波滤波器的性能仿真研究

第３３卷第４期　２０１２年４月　宇　航学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ　Ｖ０１．３３　Ｎ０．４　Ａｐｒｉｌ　２０１２　

扩频通信系统中自适应陷波滤波器的性能　

仿真研究　

薛敦伟　，周旭平。　

（１．北京航空航天大学电子信息工程学院，北京１００１９１；２．上海航天电子有限公司，上海２０１８２１）　

摘要：针对直接序列扩频通信系统中的窄带强干扰信号，研究了基于即时干扰频率估计与陷波滤波器的自　适应开环干扰抑制方法。重点比较了２阶ＩＩＲ，３系数ＦＩＲ与５系数ＦＩＲ陷波滤波器对扩频信号波形畸变和系统误　码率的不同影响。探讨了使用此３种干扰抑制方法构建一个抗窄带干扰能力达６０ｄＢ以上的扩频通信系统的可行　性。研究结果表明在具有成形滤波器的直扩通信系统模型下，与ＲＳ（２５５，２２３）码结合使用，２阶ＩＩＲ陷波滤波器的　处理增益为１０２３的单纯直接序列扩频系统在信噪比一１０ｄＢ及系统误码率１０　的条件下具有６０ｄＢ以上的抗窄带　干扰能力；而使用３系数或５系数ＦＩＲ陷波滤波器的扩频通信系统不可能达到６０ｄＢ的抗窄带干扰能力。　关键词：ＩＩＲ陷波滤波器；ＦＩＲ陷波滤波器；扩频通信；窄带干扰；误码率　中图分类号：ＴＮ９７５　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—１３２８（２０１２）０４－０５００－０７　ＤＯＩ：１０．３８７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—１３２８．２０１２．０４．０１３　

Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　ＩＩＲ　Ｎｏｔｃｈ　Ｆｉｌｔｅｒ　ｉｎ　Ｓｐｒｅａｄ　

Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＸＵＥ　Ｄｕｎ．ｗｅｉ　。ＺＨＯＵ　Ｘｕ．ｐｉｎｇ。　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１９１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１８２１，Ｃｈｉｎａ）　

直扩系统中变步长快速自适应干扰抑制算法仿真分析

直扩系统中变步长快速自适应干扰抑制算法仿真分析

大　庆　石　油　学　院　学　报　ＪＯＵＲＮＡｌ　ＯＦ　ＤＡＱＩＮＧ　ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ　ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ　第３Ｏ卷　第２期　２００６年４月　Ｖｏ１．３０　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．　２００６　

直扩系统中变步长快速自适应　

干扰抑制算法仿真分析　

刘继承　，刘春侠　，宋万广　，解　明。　

（１．大庆石油学院电气信息工程学院，黑龙江大庆　１６３３１８；　２．大庆油田化工有限公司，黑龙江大庆　１６３４５３）　

摘要：在采用白适应技术抑制直接序列扩频通信窄带干扰过程中，针对频域快速（Ｆａｓｔ　ＬＭＳ，ＦＬＭＳ）算法收敛速度　

较慢的缺点，将频域快速算法与变步长技术相结合，提出了一种基于改进的Ｓｉｇｍｏｉｄ函数的变步长频域白适应ＢＩ　ＭＳ　

（Ｖａｒｉａｂｌｅ　ｓｔｅｐ—ｓｉｚｅ　ＦＬＭＳ，ＶＦＩ　ＭＳ）算法　理论分析和计算机仿真结果表明：ＶＦＩ　ＭＳ算法除具有ＦＬＭＳ算法的优点　

外，还具有较快的收敛速度和良好的收敛精度，可以有效地抑制直扩系统中的窄带干扰．　

关键词：直接序列扩频；频域ＢＩ　ＭＳ算法；变步长；窄带干扰　

中围分类号：ＴＮ９１４　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—１８９１（２００６）０２—０１０３一Ｏ２　

０　引言　

在直扩通信中，信号频带较宽，容易受到各种窄带及宽带干扰的攻击．相对于提高扩频系统的处理增　

益抑制干扰，白适应技术代价更低，也更为有效．文献［１］提出了频域快速（ＦＬＭＳ）算法，该算法减小了输　

入信号白相关矩阵的最大与最小特征值的比率，对相关信号的输入有较好的收敛性能．同时，该算法利用　

ＦＦＴ技术和重叠保留法计算线性卷积，在算法权值较大时减小了计算量，保证了算法的实时性能．固定步　

长算法的收敛速度与失调误差难以协调，故提出一种变步长频域白适应ＢＬＭＳ（ＶＦＬＭＳ）算法．　

１　步长函数　

针对时域固定ＬＭＳ算法的固有缺点，文献［２］提出了时域变步长白适应滤波算法，该算法在白适应　

初始阶段和跟踪阶段，步长较大，有较快的收敛速度；进入稳态后，保持较小步长，可获得较小的稳态误差．